کدام پارامترها در آزمایش ترانسفورماتور نوع روغن آزمایش می شوند؟

ترانسفورماتورهای نوع روغنیدارایی های حیاتی در سیستم های قدرت الکتریکی هستند. برای اطمینان از عملکرد ایمن، کارآمد و قابل اطمینان آنها، یک سری آزمایشات دقیق باید انجام شود - هم در کارخانه و هم در حین راه اندازی و همچنین در طول عمر آنها. این تست‌ها استحکام الکتریکی، یکپارچگی مکانیکی، عملکرد حرارتی و وضعیت روغن عایق را تایید می‌کنند.

در زیر، پارامترهای کلیدی بر اساس دسته آزمون توضیح داده شده است.

بخش 1: تست های معمول (بر روی هر ترانسفورماتور انجام می شود)

این آزمایش‌ها بر روی هر واحد قبل از خروج از کارخانه انجام می‌شود تا کیفیت تولید اولیه را تایید کند.

1. اندازه گیری مقاومت سیم پیچ

این پارامتر مقاومت DC را اندازه گیری می کند. با اندازه‌گیری مقاومت هر سیم‌پیچ فاز (اعم از اولیه و ثانویه)، مهندسان می‌توانند اتصالات شل، رشته‌های شکسته، موقعیت‌های نادرست تپ چنجر یا عدم تعادل فاز قابل توجه را تشخیص دهند. مقادیر قابل قبول باید در بین فازها (معمولاً در 2٪) متعادل شوند و با محاسبات طراحی مطابقت داشته باشند.

2. نسبت ولتاژ و جابجایی فاز

این پارامتر نسبت چرخش را تأیید می کند. یک ولتاژ به سیم پیچ اولیه اعمال می شود و ولتاژ القایی در سمت ثانویه اندازه گیری می شود. زاویه فاز بین سیم پیچ ها نیز بررسی می شود. این اطمینان حاصل می کند که ترانسفورماتور ولتاژ خروجی و رابطه فاز صحیح را تولید می کند (به عنوان مثال، Dyn11). خطا معمولاً باید در محدوده ± 0.5٪ باشد.

3. تلفات بدون بار و جریان تحریک

اتلاف بدون بار (از دست دادن هسته) در اثر هیسترزیس و جریان های گردابی در هسته ایجاد می شود. جریان تحریک جریان مورد نیاز برای مغناطیس کردن هسته است. اندازه گیری این پارامترها به تشخیص عیوب اصلی مانند لایه های کوتاه یا مونتاژ ضعیف کمک می کند. تلفات بیش از حد بدون بار به این معنی است که ترانسفورماتور انرژی قابل توجهی را به طور مداوم هدر می دهد.

4. تلفات بار و ولتاژ امپدانس

تلفات بار (اتلاف مس) گرمای تولید شده توسط جریان عبوری از سیم پیچ ها است. ولتاژ امپدانس تنظیم ولتاژ ترانسفورماتور و مقدار جریان های خطا را تعیین می کند. برای اندازه گیری اینها، ثانویه اتصال کوتاه می شود و ولتاژ روی اصلی تا زمانی که جریان نامی جاری شود، افزایش می یابد.

5. مقاومت عایق (تست مگر)

این پارامتر مقاومت DC بین سیم پیچ ها و بین سیم پیچ ها به زمین (هسته و مخزن) را اندازه گیری می کند. مقاومت عایق بالا (معمولاً بیش از 1000 MΩ برای ترانسفورماتورهای جدید) نشان می دهد که سیستم عایق خشک، تمیز و دست نخورده است. مقاومت کم معمولاً نشان دهنده ورود رطوبت یا آلودگی است.

6. استحکام دی الکتریک (تست ولتاژ مقاومت)

این پارامتر بررسی می کند که عایق چه مقدار اضافه ولتاژ را بدون شکستگی تحمل می کند. دو شکل رایج وجود دارد:

مقاومت AC منبع جداگانه: عایق اصلی (سیم پیچ به زمین و بین سیم پیچ ها) را آزمایش می کند.

مقاومت AC القایی: عایق بین دور و بین لایه را آزمایش می کند.

برای قبولی نیازی به فلاش اوور یا خرابی در طول آزمون نیست.

بخش 2: آزمایش‌های نوع (تأیید طراحی)

این آزمایش‌ها بر روی نمونه اولیه هر طرح انجام می‌شود تا ثابت شود طرح تمام الزامات استاندارد را برآورده می‌کند.

1. محدودیت های افزایش دما

این پارامتر دمای حالت پایدار سیم پیچ ها (محاسبه شده با روش تغییر مقاومت) و روغن بالایی را تحت بار نامی اندازه گیری می کند. دما مهمترین عاملی است که بر عمر ترانسفورماتور تأثیر می گذارد - هر 6 درجه سانتیگراد بالاتر از درجه بندی، عمر عایق را به نصف کاهش می دهد. استانداردها معمولاً نیاز دارند که افزایش دمای سیم پیچ از 65K تجاوز نکند (برای عایق کلاس A).

2. ولتاژ مقاومت در برابر ضربه رعد و برق

این پارامتر با استفاده از شکل موج ولتاژ 1.2/50 میکرو ثانیه برخورد صاعقه را در خطوط متصل شبیه سازی می کند. یک ولتاژ ضربه ای بالا برای آزمایش اینکه آیا عایق می تواند در برابر اضافه ولتاژهای جوی دوام بیاورد یا خیر، اعمال می شود. این یک آزمایش حیاتی برای جلوگیری از خرابی ناگهانی ترانسفورماتور در اثر رعد و برق است.

3. قابلیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه

این پارامتر بررسی می‌کند که آیا سیم‌پیچ‌ها می‌توانند در برابر نیروهای الکترومغناطیسی عظیم ایجاد شده در طول یک اتصال کوتاه خارجی بدون تغییر شکل یا جابجایی مقاومت کنند. پس از آزمایش، تغییرات در مقاومت سیم‌پیچ و راکتانس بررسی می‌شود و از تحلیل پاسخ فرکانسی برای تأیید عدم آسیب مکانیکی استفاده می‌شود.

بخش 3: آزمون های ویژه (مشتری یا برنامه خاص)

این آزمایش‌ها زمانی انجام می‌شوند که به اطمینان بیشتری نیاز باشد، مانند ترانسفورماتورهای بزرگ یا بحرانی.

1. سطح تخلیه جزئی (PD)

این پارامتر تخلیه های الکتریکی ریز را در حفره های عایق یا در رابط ها اندازه گیری می کند که بر حسب پیکوکولومب (pC) بیان می شود. تخلیه جزئی یک علامت هشدار دهنده اولیه از خراب شدن عایق است. برای ترانسفورماتورهای جدید، سطح PD معمولاً باید زیر 10 pC در ولتاژ نامی 1.5 برابر باشد. سطح PD پایین به این معنی است که عایق فاقد حباب یا آلودگی است.

2. ضریب اتلاف دی الکتریک (Tan δ) و ظرفیت

Tan δ (زاویه اتلاف) نشان دهنده مقدار انرژی از دست رفته در مواد عایق است. ظرفیت خازنی ساختار هندسی سیستم عایق را منعکس می کند. هر دو پارامتر به رطوبت و پیری بسیار حساس هستند. افزایش مقدار δ tan نشان می دهد که عایق ممکن است مرطوب یا کربن شده باشد.

3. تحلیل پاسخ فرکانس (FRA)

این پارامتر "اثر انگشت" امپدانس ترانسفورماتور را در طیف وسیعی از فرکانس ها (معمولا 20 هرتز تا 2 مگاهرتز) ثبت می کند. FRA بسیار حساس به حرکت مکانیکی سیم پیچ ها ناشی از ضربه های حمل و نقل یا نیروهای اتصال کوتاه است. با مقایسه آثار کارخانه و میدان، اگر ردیابی ها به شدت همبستگی (بالای 98٪) باقی بماند، ساختار سیم پیچ بدون تغییر ثابت می شود.

4. امپدانس توالی صفر

این پارامتر مخالفت ترانسفورماتور با جریان های توالی صفر (جریان های خطای زمین) را اندازه گیری می کند. این مقدار جریان خطای زمین تک فاز را در یک سیستم خنثی با زمین جامد تعیین می کند و یک ورودی ضروری برای تنظیمات رله حفاظتی است.

بخش 4: پارامترهای تست روغن عایق (برای ترانسفورماتورهای نوع روغن ضروری)

روغن هم به عنوان عایق و هم به عنوان خنک کننده عمل می کند، بنابراین خواص فیزیکی، شیمیایی و الکتریکی آن بسیار مهم است.

1. ولتاژ شکست (BDV)

این مستقیم ترین نشانگر قدرت الکتریکی روغن است. یک نمونه روغن بین دو الکترود در یک شکاف تنظیم شده (معمولاً 2.5 میلی متر) قرار می گیرد و ولتاژ تا زمانی که خرابی رخ دهد افزایش می یابد. روغن جدید معمولاً برای داشتن BDV حداقل 60 کیلو ولت مورد نیاز است. BDV کم نشان می دهد که روغن حاوی رطوبت یا ذرات رسانا است.

2. محتوای آب

رطوبت دشمن اصلی روغن عایق است. ولتاژ شکست را به شدت کاهش می دهد و پیری عایق سلولزی را تسریع می کند. روغن جدید به محتوای آب بسیار کم نیاز دارد، معمولاً کمتر از 10 قسمت در میلیون (ppm).

3. عدد اسیدی (مقدار خنثی سازی)

این پارامتر غلظت ترکیبات اسیدی روغن را اندازه گیری می کند. با بالا رفتن سن روغن، تعداد اسید افزایش می یابد. یک عدد اسید بالا می تواند اجزای فلزی را خورده و تخریب عایق را تسریع کند.

4. تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA)

این یکی از قدرتمندترین ابزارهای تشخیصی است. با اندازه‌گیری غلظت و نسبت گازهای محلول کلیدی - هیدروژن (H2)، متان (CH4)، اتان (C2H6)، اتیلن (C2H4)، استیلن (C2H2)، مونوکسید کربن (CO) و دی اکسید کربن (CO2) محرک‌های داخلی را شناسایی می‌کنند. به عنوان مثال:

استیلن شناسایی شد ← تخلیه قوس.

اتیلن غالب → نقطه داغ با دمای بالا.

افزایش ناگهانی هیدروژن ← تخلیه جزئی.

5. کشش سطحی (IFT)

این پارامتر نشان دهنده وجود آلاینده های قطبی یا محصولات جانبی پیری در روغن است. روغن جدید کشش سطحی نسبتاً بالایی دارد. همانطور که روغن پیر می شود یا آلوده می شود، مقدار IFT کاهش می یابد.

6. نقطه فلش و نقطه ریزش

نقطه اشتعال خطر آتش سوزی را اندازه گیری می کند. روغن معدنی معمولاً دارای نقطه اشتعال بالاتر از 140 درجه سانتیگراد است.

نقطه ریزش سیالیت در دمای پایین را اندازه گیری می کند. در آب و هوای سرد باید از روغن با نقطه ریزش کم استفاده شود.